CN113337429A - 一种用于处理餐厨垃圾类有机废弃物的微生物菌剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于处理餐厨垃圾类有机废弃物的微生物菌剂及其应用，属于微生物菌剂及有机废弃物处理技术领域，该微生物菌剂，包括以下重量份的组分：梭状芽孢杆菌1～3份、脱硫弧菌2～5份、热醋酸梭菌3～7份、布氏甲烷杆菌7～11份、沃氏产甲烷球菌7～11份和马氏产甲烷八叠球菌15～25份。本发明通过特定的微生物配合使用组成微生物菌剂，结合厌氧处理装置的特定启动方式，可有效解决现有厌氧处理技术中存在有机质转化不完全和甲烷产量低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及微生物菌剂及有机废弃物处理技术领域，具体涉及到一种用于处理餐厨垃圾类有机废弃物的微生物菌剂及其应用。
背景技术
餐厨垃圾、市政污泥、畜禽粪便、城市排泄废弃物、蔬菜尾菜、秸秆等有机废弃物会产生多种多样的危害，如污染环境、影响市容，危害人体健康，处理不当产生二次污染等。因此，实现有机废弃物减量化、无害化及资源化处理的意义重大。
目前，焚烧和填埋是针对有机废弃物中的一种辅助处理方式，饲料化和生物处理技术是现阶段规范化处理有机废弃物的主流和需要重点研发的工艺。厌氧处理是一种有效的处理餐厨垃圾、市政污泥、畜禽粪便、城市排泄废弃物、蔬菜尾菜、秸秆等有机废弃物的处理方法。但现有厌氧处理技术中存在处理周期长、有机质转化不完全和甲烷产量低的问题。
发明内容
针对上述不足，本发明的目的是提供一种用于处理餐厨垃圾类有机废弃物的微生物菌剂及其应用，可有效解决现有厌氧处理技术中存在有机质转化不完全和甲烷产量低的问题。
为达上述目的，本发明采取如下的技术方案：
本发明提供一种用于处理餐厨垃圾类有机废弃物的微生物菌剂，包括以下重量份的组分：梭状芽孢杆菌1～3份、脱硫弧菌2～5份、热醋酸梭菌3～7份、布氏甲烷杆菌7～11份、沃氏产甲烷球菌7～11份和马氏产甲烷八叠球菌15～25份。
进一步地，一种用于处理餐厨垃圾类有机废弃物的微生物菌剂，包括以下重量份的组分：梭状芽孢杆菌1份、脱硫弧菌3份、热醋酸梭菌5份、布氏甲烷杆菌10份、沃氏产甲烷球菌10份和马氏产甲烷八叠球菌20份。
本发明中梭状芽孢杆菌属是厌氧芽孢杆菌。该菌芽孢圆形或卵圆形，直径比菌体宽，在食品加工上可用以生产某些酸、醇和酮类。
本发明中脱硫弧菌，革兰氏阴性菌，杆状，菌落为黄色，粘稠。过氧化氢酶反应阴性，氧化酶反应阳性。
本发明中热醋酸梭菌，产芽孢，革兰氏染色阳性，严格厌氧。芽孢圆形，生于尖端，产芽孢时菌体稍膨胀，可在厌氧条件下将己糖转化成醋酸。
本发明中布氏甲烷杆菌，杆状，0.6～1.0×1.5～3.5μm，单生或形成链。菌落白色，表面光滑，边缘呈丝状扩散，直径0.8～3.5mm，严格厌氧，利用H2/CO2生长产CH4，不利用甲酸。
本发明中沃氏产甲烷球菌细胞形态趋于规则球形，直径0.5-3μm，活跃运动。属格兰氏阴性菌，最适于pH＝6.7-7.4，温度32℃-40℃下生长，利用H2/CO2和甲酸盐生长产CH4，不要求乙酸盐，酵母膏刺激生长。
本发明中马氏产甲烷八叠球菌不规则球状体(直径2.5μm)，单生或聚生成典型的八叠状、不运动、革兰氏染色可变，可利用乙酸盐、甲醇、甲胺、三甲胺H2/CO2和CO。
本发明还提供上述用于处理餐厨垃圾类有机废弃物的微生物菌剂在处理餐厨垃圾类有机废弃物中的应用。
进一步地，将上述微生物菌剂以菌液的形式加入有机废弃物中进行厌氧发酵。
进一步地，上述用于处理餐厨垃圾类有机废弃物的微生物菌剂的应用，具体包括以下步骤：
步骤1、将微生物菌剂中各组分按配合混合配置成微生物溶液；
步骤2、将步骤1所得的微生物溶液与有机废弃物加入厌氧处理装置中，调节pH值和温度，即可。
进一步地，步骤1中微生物溶液中微生物含量为2×108个/ml-3×108个/ml。
进一步地，步骤1微生物溶液与有机废弃物加入厌氧处理装置的过程具体为：
第一步、第1-10天：每天往厌氧处理装置中加入1～2份微生物溶液，并于第5天启动厌氧处理装置的副循环、电锅炉、套管加热和罐内下层加热盘管，于第10天停止加入微生物溶液；
第二步、第11-14天：于第11天启动厌氧处理装置的中层加热盘管，持续运转4天；
第三步、第15-42天：每天持续加入有机废弃物，于第22天启动厌氧处理装置的上层加热盘管，于第31天启动厌氧处理装置的主循环并关闭副循环，于第35天启动厌氧处理装置的喷淋装置，于第42天检测厌氧处理装置中甲烷含量和二氧化碳与甲烷总含量。
进一步地，第1-10天中每天加入的微生物溶液、第15-21天中每天加入的有机废弃物、第22-27天中每天加入的有机废弃物、第28-34天中每天加入的有机废弃物、第35-39天中每天加入的有机废弃物和第40-42天中每天加入的有机废弃物的质量比为10～20:5～8:9～11:12～14:15～18:19～21。
进一步地，步骤2中调节pH值和温度的具体方法为：(1)每天温度上升不超过1.5℃；(2)当停止厌氧菌种投加后，温度为33～37℃，pH值为7.0～8.0。
进一步地，上述用于处理餐厨垃圾类有机废弃物的微生物菌剂的应用中还包括判断微生物菌剂是否应用成功，具体标准为：当甲烷含量大于55％且二氧化碳与甲烷总含量大于98％时，微生物菌剂应用成功。
进一步地，上述厌氧装置包括但不限于CSTR厌氧反应器、UASB厌氧反应器或IC厌氧反应器。
综上所述，本发明具有以下优点：
1.本发明提供一种用于处理餐厨垃圾类有机废弃物的微生物菌剂，该种菌剂适应于多种原料的厌氧处理，有机废弃物还包括：市政污泥、畜禽粪便、城市排泄废弃物、蔬菜尾菜、秸秆等；梭状芽孢杆菌、脱硫弧菌和热醋酸梭菌作为水解细菌和产酸菌，将有机废弃物水解为小分子有机物，进一步生成各种有机酸(乙酸、丙酸、丁酸)、醇类(乙醇、异丙醇、丁醇)以及H2和CO2；布氏甲烷杆菌、沃氏产甲烷球菌和马氏产甲烷八叠球菌作为产甲烷菌，直接利用氢气或有机酸生成甲烷，各微生物菌相互协同配合，显著提高了有机废弃物的处理效率、有机质转化率和甲烷产量。
2.采用本发明所述应用方法，调试启动厌氧系统便捷，同时可以有效的提高厌氧系统的稳定性、提高处理效率，同时提高了有机质转化率和甲烷产量。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本例提供一种用于处理餐厨垃圾类有机废弃物的微生物菌剂，包括以下重量份的组分：梭状芽孢杆菌1份、脱硫弧菌3份、热醋酸梭菌5份、布氏甲烷杆菌10份、沃氏产甲烷球菌10份和马氏产甲烷八叠球菌20份。
上述用于处理餐厨垃圾类有机废弃物的微生物菌剂的应用，具体包括以下步骤：
步骤1、将微生物菌剂中各组分按配合混合配置成微生物溶液；
步骤2、将步骤1所得的微生物溶液与有机废弃物加入厌氧处理装置(本例具体为IC厌氧反应器)中，调节pH值和温度，即可；
其中，步骤1中微生物溶液中微生物含量为2×108个/ml-3×108个/ml；
步骤1微生物溶液与有机废弃物加入厌氧处理装置的过程具体为：
第一步、第1-10天：每天往厌氧处理装置中加入1kg微生物溶液，并于第5天启动厌氧处理装置的副循环、电锅炉、套管加热和罐内下层加热盘管，于第10天停止加入微生物溶液；
第二步、第11-14天：于第11天启动厌氧处理装置的中层加热盘管，持续运转4天；
第三步、第15-42天：第15-21天加入有机废弃物为0.7kg，第22-27天加入有机废弃物为1.0kg，第28-34天加入有机废弃物为1.3kg，第35-39天加入有机废弃物为1.7kg，第40-42天加入有机废弃物为2.0kg，于第22天启动厌氧处理装置的上层加热盘管，于第31天启动厌氧处理装置的主循环并关闭副循环，于第35天启动厌氧处理装置的喷淋装置，于第42天检测厌氧处理装置中甲烷含量和二氧化碳与甲烷总含量；
步骤2中调节pH值和温度的具体方法为：(1)每天温度上升不超过1.5℃；(2)当停止厌氧菌种投加后，温度控制在35℃，pH值在7.5。
有机废弃物为秸秆类物质、集约化养殖场粪尿废物、农林产品加工废弃物、果蔬废弃物。
实施例2
本例提供一种用于处理餐厨垃圾类有机废弃物的微生物菌剂，与实施例1的区别仅在于：包括以下重量份的组分：梭状芽孢杆菌3份、脱硫弧菌5份、热醋酸梭菌7份、布氏甲烷杆菌11份、沃氏产甲烷球菌11份和马氏产甲烷八叠球菌25份，其余步骤及参数均相同。
实施例3
本例提供一种用于处理餐厨垃圾类有机废弃物的微生物菌剂，与实施例1的区别仅在于：包括以下重量份的组分：梭状芽孢杆菌1份、脱硫弧菌2份、热醋酸梭菌3份、布氏甲烷杆菌7份、沃氏产甲烷球菌7份和马氏产甲烷八叠球菌15份，其余步骤及参数均相同。
对比例1
本例提供一种用于处理餐厨垃圾类有机废弃物的微生物菌剂，与实施例1的区别仅在于：包括以下重量份的组分：梭状芽孢杆菌1份、脱硫弧菌3份、热纤维梭菌5份、布氏甲烷杆菌10份、沃氏产甲烷球菌10份和马氏产甲烷八叠球菌20份，其余步骤及参数均相同。
对比例2
本例提供一种用于处理餐厨垃圾类有机废弃物的微生物菌剂，与实施例1的区别仅在于：包括以下重量份的组分：枯草芽孢杆菌1份、脱硫弧菌3份、热醋酸梭菌5份、布氏甲烷杆菌10份、沃氏产甲烷球菌10份和马氏产甲烷八叠球菌20份，其余步骤及参数均相同。
对比例3
本例提供一种用于处理餐厨垃圾类有机废弃物的微生物菌剂，包括以下重量份的组分：梭状芽孢杆菌5份、脱硫弧菌3份、热醋酸梭菌5份、布氏甲烷杆菌10份、沃氏产甲烷球菌10份和马氏产甲烷八叠球菌30份，其余步骤及参数均相同。
对比例4
本例提供一种用于处理餐厨垃圾类有机废弃物的微生物菌剂，包括以下重量份的组分：梭状芽孢杆菌1份、脱硫弧菌3份、热醋酸梭菌5份、布氏甲烷杆菌10份、沃氏产甲烷球菌10份和马氏产甲烷八叠球菌10份，其余步骤及参数均相同。
实验例
本例对实施例1-3和对比例1-4中甲烷产量和有机废弃物降解率进行了检测，结果如下表1。由表1可知，本发明中菌剂适应于多种原料的厌氧处理，具有有机质转化率高和甲烷产量高的特点。
表1实施例1-3和对比例1-4的甲烷产量和有机废弃物降解率
其中，降解率＝(投入有机废弃物+投入微生物菌剂重量-处理后重量)/投入有机废弃物重量×100％；VSadd为加入的有机干物质(干基)。
由表1可知，本发明微生物菌剂中各微生物菌协同配合，适应于多种原料的厌氧处理，甲烷产量最高达222.6L/kgVSadd，有机废弃物降解率最高达94％，相较于对比例1-4，显著提高了有机质转化率和甲烷产量。由对比例1-4可知，将本发明微生物菌剂中各微生物菌进行替换(对比例1-2)或调整组分(对比例3-4)，会影响各微生物菌间的协同作用，降低整个厌氧系统的稳定性，从而降低有机质转化率和甲烷产量。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本领域的技术人员不经创造性劳动即对所描述的具体实施例做的修改或补充或采用类似的方式替代仍属本专利的保护范围。
Claims (9)
1.一种用于处理餐厨垃圾类有机废弃物的微生物菌剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：梭状芽孢杆菌1～3份、脱硫弧菌2～5份、热醋酸梭菌3～7份、布氏甲烷杆菌7～11份、沃氏产甲烷球菌7～11份和马氏产甲烷八叠球菌15～25份。
2.如权利要求1所述的用于处理餐厨垃圾类有机废弃物的微生物菌剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：梭状芽孢杆菌1份、脱硫弧菌3份、热醋酸梭菌5份、布氏甲烷杆菌10份、沃氏产甲烷球菌10份和马氏产甲烷八叠球菌20份。
3.权利要求1或2所述的用于处理餐厨垃圾类有机废弃物的微生物菌剂在处理餐厨垃圾类有机废弃物中的应用。
4.如权利要求3所述的应用，其特征在于，将微生物菌剂以菌液的形式加入有机废弃物中进行厌氧发酵。
5.如权利要求4所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将微生物菌剂中各组分混合配置成微生物溶液；
步骤2、将步骤1所得的微生物溶液与有机废弃物加入厌氧处理装置中，调节pH值和温度，即可。
6.如权利要求5所述的应用，其特征在于，所述步骤1微生物溶液中微生物含量为2×108个/ml-3×108个/ml。
7.如权利要求5所述的应用，其特征在于，所述步骤1微生物溶液与有机废弃物加入厌氧处理装置的过程具体为：
第一步、第1-10天：每天往厌氧处理装置中加入微生物溶液，并于第5天启动厌氧处理装置的副循环、电锅炉、套管加热和罐内下层加热盘管，于第10天停止加入微生物溶液；
第二步、第11-14天：于第11天启动厌氧处理装置的中层加热盘管，持续运转4天；
第三步、第15-42天：每天持续加入有机废弃物，于第22天启动厌氧处理装置的上层加热盘管，于第31天启动厌氧处理装置的主循环并关闭副循环，于第35天启动厌氧处理装置的喷淋装置，于第42天检测厌氧处理装置中甲烷含量和二氧化碳与甲烷总含量。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述第1-10天中每天加入的微生物溶液、第15-21天中每天加入的有机废弃物、第22-27天中每天加入的有机废弃物、第28-34天中每天加入的有机废弃物、第35-39天中每天加入的有机废弃物和第40-42天中每天加入的有机废弃物的质量比为10～20:5～8:9～11:12～14:15～18:19～21。
9.如权利要求5所述的应用，其特征在于，所述步骤2中调节pH值和温度的具体方法为：(1)每天温度上升不超过1.5℃；(2)当停止厌氧菌种投加后，温度为33～37℃，pH值为7.0～8.0。
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